JP2007249213A - Method and apparatus for side pumping optical fiber - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for the efficient coupling of pump light into a fiber by injecting the light through the side of a fiber leaving the fiber ends accessible to input and output coupling. <P>SOLUTION: Light emerging from a laser diode 16 or other suitable means for launching light placed on the opposite side of the fiber 19, and in proximity to the fiber wall 20, propagates laterally through the fiber 19 and impinges on the sides of groove 18. The vertical rays impinging on the groove 18 facets are specularly reflected and directed along the horizontal fiber axis of the outer core 12. By employing a reflective coating on the groove 18, the reflectivity of the groove 18 facets approach 100% for a wide range of incidence angles. In this manner one can launch external optical signals into an optical fiber 19. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は一般的にはファイバ・クラッド部の側面からファイバ導波管中にポンプ光を光結合する技法に関し、特に光ファイバの増幅器とレーザに関する。 The present invention relates generally to techniques for optical coupling of the pump light from the side of the fiber cladding section into the fiber waveguide, and particularly to optical fiber amplifiers and lasers.

光信号を光ファイバ中に発射することは、光ファイバ・システムを設計し、構築し、採用する科学者や技術者が直面する最も基本的な問題の一つである。 To emit light signals in the optical fiber, the optical fiber system is designed, constructed, one of the most fundamental problems scientists and engineers faced employed. ひとたび光ファイバ内を伝播する光信号を処理するとなると、情報や他の信号を送信するために光ファイバを使用しようとする者にとって同等に難しい問題を提起する。 Once it comes to processing the optical signal propagating in the optical fiber, it poses a problem equally difficult for a person who is going to use an optical fiber to transmit information or other signals. 光ファイバ中を伝播する光信号は、異なる波長の光を同一のファイバ中に発射したりカップリングさせたりすることによって処理してもよい。 Optical signal propagating through the optical fiber may be processed by or by coupling or emitting light of different wavelengths in the same fiber.

これらのファイバはしばしば、自身の中で符号化された情報のためのポンプとして作用するレーザ光源に光結合される。 These fibers are often optically coupled to a laser light source which acts as a pump for information encoded in his. 光を光ファイバ中にカップリングさせるために用いられる方法としてはピグテール法(pigtailing)が好ましい方法である。 As methods used for coupling light into an optical fiber pigtail method (pigtailing) is the preferred method. 通常は、約1μm×3μmの放射開口部を持つ単一空間モードの回折制限式レーザ・ダイオードを用いて、効率的なダイオードからファイバに至る光結合を達成する。 Typically, using a diffraction-limited type laser diode of the single spatial mode having a radiating aperture of about 1 [mu] m × 3 [mu] m, to achieve the optical coupling leading to the fiber from the effective diode. ポンプ光は、ファイバの研磨面に対する近接光結合またはレーザ開口部とファイバ入力面の間に小型のレンズを置くことによってファイバ・コア部中に入射される。 Pump light is incident on the fiber core section by placing a small lens between the adjacent optical coupling or laser aperture and the fiber input face against the polishing surface of the fiber. このファイバ・ピグテール・プロセスは、サブミクロン台のアラインメントと、効果的で安定したレーザからファイバに至る光結合を達成するために必要とされる機械的安定性にために高価なものとなる。 The fiber pigtail process becomes a submicron stand alignment, and expensive for the efficient and stable laser to mechanical stability required to achieve an optical coupling leading to the fiber.

コア部がドーピングされた光ファイバの使用は、光情報信号の送信と増幅のための光システムの構築にとっては不可欠である。 Use of the core portion is doped optical fiber is essential for the construction of an optical system for amplifying and transmitting the optical information signal. これらのファイバに別々のイオンをドーピングすると、さまざまな波長範囲にわたってファイバ・コア部中に光伝播の光学利得が発生する。 Doping separate ions in the fibers, the optical gain of the optical propagation occurs in the fiber core section over various wavelength ranges.

ドーピングしたファイバ・コア部中を伝播する信号の光学利得は、ポンプ光が吸収されて内部コア材料中で反転分布が誘発されると発生する。 The optical gain of the signal propagating in the doped fiber core unit, the pump light is absorbed to generate a population inversion in the inner core material is induced. 大多数のシステムにおいて、ポンプ光は、波長選択されたフューズド・ファイバ・カップラーを介して内部コア中に直接に光結合される。 In the majority of systems, pump light is directly optically coupled into the inner core via a Fused Fiber couplers which are wavelength-selective. しかしながら、ポンプ光をカップリングさせ波長分割マルチプレクサを構成するこれらのフューズド・ファイバ・カップラーは、メカニズムを複雑で高価なものとなる。 However, these Fused Fiber couplers constituting the wavelength division multiplexer pump light is coupling it becomes mechanisms complicated and costly.

現行の技術的開発としては、二重クラッド構造を持つ能動ファイバ構成の使用がある。 The current technological development is the use of an active fiber configuration with a double-clad structure. 二重クラッド構造は、単一モード・ファイバの内部コア、外部コアおよび外部クラッドから成っている。 Double-clad structure, the inner core of a single mode fiber, consists outer core and an outer cladding. 屈折率は内部コア中で最大となり外部クラッド中で最小となるので、ファイバの内部コアと外部コアの双方ともが光導波管として機能する。 Since the refractive index is minimized in the outer cladding becomes maximum in the inner core, both the inner core and the outer core of the fiber functions as an optical waveguide. 二重クラッド構造の重要な特徴は、光が、それが伝播して結局はファイバの内部コア内の活性ドーパントに吸収される外部コア中に入射することができるということである。 An important feature of the double-clad structure, light, eventually it is propagated is that it can enter into the outer core, which is absorbed in the active dopant in the inner core of the fiber.

外部コアの屈折率と外部クラッドの屈折率の差は相対的に大きくなっているので、外部コア導波管の有効開口数(臨界角度)は通常0.3を上回る非常に大きい値となる。 Because the difference in refractive index between the outer cladding of the outer core is relatively large, the effective numerical aperture (critical angle) of the outer core waveguide is very large value exceeding the normal 0.3. 外部導波管の直径が大きく開口数が大きいことによって、高出力で大開口数の広範囲レーザまたはレーザ・ダイオード配列からの空間的にインコヒーレントな放出を効果的に光結合させることが可能である。 By the diameter of the external waveguide is large large numerical aperture, it is possible to effectively optically coupled to spatially incoherent emission from the large numerical aperture of the wide laser or laser diode array with high output . これらのポンプ・レーザは通常は、1μm×100μmというの放出領域から1〜2ワット、すなわち単一モード・ファイバ中にピグテールされた単一モード・レーザ・ダイオードによって得られる電力の10倍の電力を発生する。 These pump lasers typically 1-2 watts emitting region because 1 [mu] m × 100 [mu] m, i.e. 10 times the power of the power obtained by a single-mode laser diodes pigtailed into a single mode fiber Occur. 広範囲レーザ・ダイオードの重要な利点は、その値段がピグテールされた単一モード・レーザ・ダイオードと比較して約10倍安いことである。 An important advantage of the wide laser diode, its price is that about 10-fold compared to the single-mode laser diodes pigtailed cheaper.

高出力の二重コア式ファイバ増幅器とレーザは、大活性領域ダイオードを複数個使用する端部ポンピングによって構築することができる。 Dual core type fiber amplifiers and lasers high output can be constructed by end pumping the plurality using a large active area diodes. しかしながら、この構成ではファイバの両端にアクセスすることができず、そのため光源を配置する際のフレキシビリティが減少する。 However, this configuration can not be accessed at both ends of the fiber, flexibility is reduced in placing the order source. 二重コア設計のファイバはまた原則として、ポンプ光を多重モード・ファイバから外部コア中に伝送させながらもファイバの内部コア中で信号の伝播を妨害しない特殊なタイプのフューズド・ファイバ・カップラーを用いて複数の点においてポンピングできる。 As fibers can also in principle of a double core design, using Fused Fiber couplers special type that does not interfere with the even propagation signal in the inner core of the fiber while transmitting the multimode fiber into the outer core pump light It can be pumped in a plurality of points Te. しかしながら、このポンピングによって効率が犠牲となり、装置が複雑で高価なものとなる。 However, the efficiency by the pumping sacrificed, it becomes apparatus is complicated and expensive.

本発明の1つの目的は、ポンプ光をポンプ・レーザから光ファイバ導波管中に効果的に光結合させることにある。 One object of the present invention is a pump light from the pump laser to effectively be optically coupled to the optical fiber waveguide.

本発明の別の目的は、高出力の光ファイバ増幅器およびファイバ・レーザを実現するために複数のポンプ・レーザから一本のファイバ中に光を光結合させる手段を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a means for optically coupling light into one fiber from a plurality of pump lasers to achieve an optical fiber amplifier and fiber laser high output.

本発明のさらに別の目的は、空間的にインコヒーレントで大活性領域の高出力レーザ・ダイオード配列または広域ストライプ・ダイオード・レーザからファイバ中にポンプ光を効果的に光結合させる手段を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a means to effectively optically coupled pump light into the fiber from the high power laser diode array or broad stripe diode laser having a large active region with spatially incoherent It is in.

本発明のさらに別の目的は、波長多重伝送(Wavelength Division Multiplexing)ファイバ・カップラーの必要性を除去することである。 Still another object of the present invention is to eliminate the need for a WDM (Wavelength Division Multiplexing) fiber coupler.

本発明のさらに別の目的は、信号光の入力及び出力カップリングのためにファイバ端部がアクセス可能な状態を維持しつつファイバ側面にポンプ光を入射させる手段を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a means of fiber ends to be incident pump light into the fiber side while maintaining accessible state for input and output coupling of the signal light.

本発明のさらに別の目的は、より安価なレーザで効果的な光結合を可能とすることによってシステム全体のコストを下げることにある。 Still another object of the present invention is to reduce the cost of the overall system by allowing the efficient optical coupling in a more expensive laser.

本発明のさらに別の目的は、信号光の入力及び出力カップリングのためにファイバ端部がアクセス可能な状態を維持しつつファイバ側面に複数のレーザからのポンプ光を入射させる手段を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a means of fiber ends to be incident pump light from a plurality of lasers into the fiber side while maintaining accessible state for input and output coupling of the signal light it is.

本書に述べるこれらの目的および他の目的に従って、本発明は、信号光の入力及び出力カップリングのためにファイバ端部がアクセス可能な状態を維持しつつ、ファイバ側面にポンプ光をファイバ内に効果的に光結合させる技法に関する。 In accordance with these and other objects to be described herein, the present invention is to fiber ends to input and output coupling of the signal light is maintained accessible state, the pump light in the fiber to fiber side effects manner to techniques for optically coupling. この技法は、溝部すなわちマイクロプリズムをファイバの側面中に形成できるか否かにかかっている。 This technique depends on whether it is possible to form the groove i.e. microprisms in the side surface of the fiber. 溝部の形状は、ポンプ光を効果的に入射できるように、光波長の変数、光源の方位およびファイバ構造に関する変数に対して効率的なものとなっている。 The shape of the grooves, as the pump light can be effectively incident has become an efficient ones of the light wavelength variable for the variable relates to the orientation and fiber structure of the light source. ファイバの反対側でしかもファイバ壁の近傍に位置している光放出用のレーザ・ダイオードまたは他の適当な手段から発生する光はファイバ内を横方向に伝播して溝部の側面に衝突する。 Light generated by a laser diode or other suitable means on the opposite side, yet for emitting light which is located in the vicinity of the fiber walls of the fiber impinges on the side surface of the groove propagating in the fiber in the transverse direction. 溝部の刻面に衝突する縦方向光線は反射されて、外部コアのファイバの水平軸方向に沿って送られる。 Longitudinal beams impinging on facets of the groove is reflected and sent along the horizontal axis of the fiber of the outer core. 溝部に反射コーティングを採用していることによって、溝部刻面の反射率は広範囲の入射角に対してほぼ100%となっている。 By employing a reflective coating in the groove, the reflectance of the groove Kokumen has a nearly 100% for a wide range of incidence angles. このようにして、外部光信号を光ファイバ中に発射することができる。 In this way, it is possible to fire the external optical signal in the optical fiber.

本発明のこれらおよび他の目的、特徴ならびに利点は、全体にわたって同じ参照符号や記号が同じまたは対応する部品を示し、同時に同等の部品が元の指定を持つ添付図面を参照してなされる以下の詳細な説明によってよく理解されるだろう。 These and other present invention objects, features and advantages, shows the parts which the same reference numerals and symbols throughout the same or corresponding, following the same components at the same time made with reference to the accompanying drawings with the original specification it will be better understood from the detailed description.

添付図面、とくに図1、2を参照すると、光ファイバ19およびレーザ光源16が示されている。 Accompanying drawings, and particularly referring to FIG. 1, the optical fiber 19 and laser light source 16 is shown. ファイバ19は内部コア14,内部コアの回りに配設された外部コア12および外部コア12の回りに配置された外部クラッド10を持っている。 Fiber 19 has an inner core 14, outer cladding 10 disposed about the outer core 12 and outer core 12 disposed about the inner core. 外部コア10および外部クラッド12は溝部18および刻面22を持つ。 Outer core 10 and outer cladding 12 has a groove 18 and Kokumen 22. レーザ光源16は溝部18および刻面22の反対側に配置され、光30は、境界面20を横切ってファイバ19中に方向付けされ、さらにこれを横断して内部コア14および外部コア12さらに外部クラッド10に向けて発射される。 The laser light source 16 is arranged on the opposite side of the groove 18 and Kokumen 22, light 30 is directed into the fiber 19 across the interface 20, the inner core 14 and outer core 12 further outside and further across this It is propelled toward the cladding 10. 溝部18および刻面22は、レーザ16から入射する光が、以下に説明する理由により、鏡面反射するように選択される。 Grooves 18 and Kokumen 22, light incident from the laser 16 is, for reasons explained below, is selected to specular reflection.

図2は光ファイバの断面図である。 Figure 2 is a cross-sectional view of an optical fiber. 屈折率は通常は外部クラッド10内で最小であり、内部コア14内で最大である。 The refractive index usually the smallest outer cladding 10, is a maximum in the inner core 14. 外部クラッド10内の方が屈折率が低いため、外部コア12および内部コア14は光導波管として機能し、光をファイバ19内部で効果的に伝播させ、これによって外部クラッド10を通過する際のエネルギ損失を最小にする。 For towards outer cladding 10 has a lower refractive index, an outer core 12 and inner core 14 functions as an optical waveguide, the light effectively propagate within the fiber 19, whereby when passing through the outer cladding 10 to minimize the energy loss.

図3を参照すると、溝部18はファイバの外部コア12および外部クラッド10中に形成されていることが分かる。 Referring to FIG. 3, the groove 18 is seen to have been formed in the outer core 12 and outer cladding 10 of the fiber. 溝部18は外部クラッド10を通って外部コア12内に伸張している。 Groove 18 is extended in the outer core 12 through the outer cladding 10. 広角レーザ・ダイオード16がレーザ光源16となっているが、光30を有効な波長と強度で送出する光源であれば他の光源を用いてもよい。 Although wide-angle laser diode 16 is a laser light source 16, the other light sources may be used as long as the light source for delivering light 30 with a valid wavelength and intensity.

広角レーザダイオード16が動作すると、ファイバの外部クラッド10および外部コア12を通って溝部18の刻面付き表面22上に光30を送出する。 When the wide-angle laser diode 16 is operated, and sends the light 30 on the facets with the surface 22 of the groove 18 through the outer cladding 10 and outer core 12 of the fiber. 光30はダイオード16から出射されて、溝部18の刻面付き表面22に当たり、ファイバ19中に鏡面反射する。 Light 30 is emitted from the diode 16, it impinges on facets with the surface 22 of the groove 18, specular reflection into the fiber 19. 鏡面反射によって外部コア12中への反射が最大となるが、この理由は、鏡面反射によって入射光30の散逸が最小となるからである。 The reflection into outer core 12 is maximized by the specular reflection, this is because the dissipation of incident light 30 by the specular reflection is minimized. 光30は、溝部18の刻面付き表面22で反射してファイバ19の外部コア12に入射する。 Light 30 is reflected by the facets with the surface 22 of the groove 18 enters the outer core 12 of the fiber 19. このようにして、18で示されるような溝部を持つ光ファイバ19にどのような光信号でも入射させることができる。 In this way, it is also allowed to enter in any optical signal to an optical fiber 19 having a groove as indicated by 18. クラッド付きファイバ19を用いる実施態様では、内部コア14はErや他のドーパントなどの活性媒体を包含することがあるが、このような活性媒体は、波長を適当に選択すると、内部コア14中を伝播している光30を吸収し、Erを活性化して、Erが、内部コア14中を伝播している他のどのような光信号に対しても増幅器として機能するようにする。 In embodiments using a cladding with the fiber 19, but the inner core 14 may include an active medium, such as Er or other dopant, such active medium, if appropriate to select a wavelength, a middle inner core 14 absorbs light 30 that propagates, activates Er, Er is to function as an amplifier with respect to any other kind of optical signals that are propagating in inner core 14.

例えば、外部コア12の典型的な直径が125μm、内部コア14の典型的直径を10μmと仮定する。 For example, assume a typical diameter of the outer core 12 is 125 [mu] m, and 10μm typical diameter of the inner core 14. さらに、溝部18の角度φを90度、溝部18の深さと幅の最大値をそれぞれ52.5μmと105μmと仮定する。 Furthermore, the angle phi 90 degrees of the groove 18, the maximum value of the depth and width of the groove 18 assume that each 52.5μm and 105 .mu.m. これらの数値は、溝部18と内部コア14の間の空隙を5μmとし、溝部18の頂部が内部コア14の僅かに上部に配置されることとなり、これによって光信号が内部コア14内を遮られることなく伝播できる。 These figures, the gap between the groove 18 and the inner core 14 and 5 [mu] m, will be the top of the groove 18 is arranged slightly upper portion of the inner core 14, whereby the optical signal is blocked through the inner core 14 It can be propagated without. ファイバ19の反対側でファイバの外部クラッド10に近接して置かれたレーザ・ダイオード16または他のタイプのポンプ・レーザから発した光30は、ファイバ16内を横方向に伝播し、溝部18の側面に突き当たり、鏡面反射して外部コア12に入射する。 Light 30 emitted from the pump laser of the laser diode 16 or other type located adjacent to an outer cladding 10 of the fiber at the opposite side of the fiber 19, propagates through the fiber 16 in the transverse direction, the grooves 18 of the It abuts on the side surface, incident on the outer core 12 by mirror reflection.

上記の例証実施態様が屈折率1.5のグラス・ファイバを用いる場合は、全内部反射に必要な臨界角度は垂直表面に対して41度であり、空気からガラスに至る溝部の刻面24に45度の角度で入射する垂直光線がすべて反射され、ファイバの水平軸の方向に送出される。 If the above illustrative embodiment uses glass fiber having a refractive index of 1.5, the critical angle required for total internal reflection is 41 degrees to the vertical surface, the facets 24 of the groove extending from the air to glass vertical light rays incident at an angle of 45 degrees is all reflected and sent in the direction of the horizontal axis of the fiber. 典型的な広角レーザ・ダイオード16の場合、結合面での放射発散角度は、空中で10度FWHMまたはファイバ19の内側で6.6度であるので、ポンプ放出の実質的にすべてが溝部刻面22で全内部反射し、これによって非常に高い効率で外部コア12中に光30を送出する。 In a typical wide-angle laser diode 16, emission divergence angle in the binding surface are the 6.6 degrees on the inside of the 10-degree FWHM or fibers 19 in the air, substantially all the grooves of the pump discharge Kokumen totally internally reflected at 22, thereby sending the light 30 in outer core 12 with very high efficiency. 外部コア12の開口数が0.3の外部コア導波管12の場合、許容角度は17.5度であり、したがって、レーザ放出の実質的にすべてが外部コア導波管12に捕らえられる。 If the numerical aperture of the outer core 12 of the outer core waveguide 12 of 0.3, the allowable angle is 17.5 degrees, therefore, substantially all of the laser emission is captured in the outer core waveguide 12. 溝部刻面22の反射率は、薄膜反射コーティング55が溝部表面24に施されていれば広い範囲の入射角に対してほぼ100%になる。 Reflectance of the groove Kokumen 22 becomes almost 100% with respect to the angle of incidence of a wide range if the thin film reflective coating 55 is applied to the groove surface 24.

前述の寸法は単に例示目的の値であるが、通常に使用されている光ファイバにとって異常な値ではない。 Dimensions of the foregoing is merely the value of illustrative purposes, not the abnormal value for the optical fiber which is commonly used for. このように、誰にも分かるように、18で示されるような溝部によって、広角レーザ・ダイオード(すなわち安価なレーザ・ダイオード)からの光が高効率で入射することが可能である。 Thus, anyone As can be seen, the grooves as shown at 18, it is possible to light from a wide angle laser diode (i.e. inexpensive laser diodes) is incident at high efficiency. このことは以下に示す例でも等しく当てはまる。 This applies equally in the example below.

図4とさらに図3を参照し、さらに、例えば、1.0から2.0Wの広角レーザ・ダイオード16の典型的な放射開口部が100μmで、結合面上での出力光円錐が、ファイバ19の断面の反対側で112μmの幅に発散すると仮定する。 Figure 4 further reference to FIG. 3, further, for example, in a typical emission aperture 100μm wide angle laser diode 16 of 2.0W from 1.0, the output light cone on coupling surface, the fiber 19 assume diverge width of 112μm at the opposite side of the cross section. 105μm幅の溝部18の場合には、ポンプ光30の実質的にすべてが捕獲されてファイバ19中に光結合される。 In the case of 105μm width of the groove 18, substantially all of the pump light 30 is optically coupled into it is captured the fiber 19. 大きな外部コア直径を持つファイバを用いれば、溝部の幅を大きくできる。 The use of fibers with large outer core diameters can increase the width of the groove. もちろん、レーザ・ダイオード16とファイバ19の間にレンズを置いてビームの発散を減少させたり、レーザ放出開口部の縮小画像を溝部上に投影することは可能である。 Of course, or to reduce the divergence of the beam at a lens between the laser diode 16 and fiber 19, it is possible to project a reduced image of the laser emission aperture on the groove. レーザ16はまた図3に示すように方位付けしたり90度だけ回転させて、放出領域が溝部18の頂部に平行になるようにすることも可能である。 The laser 16 also is rotated by or 90 degrees oriented as shown in FIG. 3, it is also possible emission region is set to be parallel to the top portion of the groove 18.

図5を参照すると、上記の例と同様の考慮が、結合部20に直角な面(すなわち図5のページに直角な面)にも当てはまるが、この場合はレーザ・ダイオード放射領域21は約1μmであり、ポンプ光30は図3の場合よりはるかに速く発散するが、空気中での典型的な発散角度は40度であり、ガラス中では25度である。 Referring to FIG. 5, the above examples and similar considerations, but also applies to a plane perpendicular to the coupling portion 20 (i.e. the plane perpendicular to the page in FIG. 5), the laser diode emission area 21 in this case is about 1μm , and the pump light 30 is diverges much faster than in FIG 3, a typical divergence angle in air is 40 degrees, and 25 degrees in the glass. レーザ・ダイオード16がファイバ壁10に近接して置かれている場合、放射は、ファイバの直径の長さだけ伝播すると約50μmだけ広がる。 If the laser diode 16 is placed in proximity to fiber wall 10, the radiation is spread by about 50μm it propagates the length of the diameter of the fiber. 溝部18の全長は通常は頂部では100μmであるので、この面上でのビームの拡がりは十分小さく、ポンプ光30の実質的にすべてが溝部の刻面22によって捕獲される。 Since the total length of the groove 18 is usually is 100μm in the top, the spread of the beam on the surface is sufficiently small, substantially all of the pump light 30 is captured by the facets 22 of the groove.

円筒形のファイバと空気との境界面99は、レーザ・ダイオード光の作用経路に垂直な面に拡がる光30の成分を平行にしたり焦点合わせしたりするのに用いることが可能なレンズ効果を持つ。 The boundary surface between the cylindrical fibers and air 99 has a lens effect that can be used to or aligned or focused into a parallel light components 30 extending in a plane perpendicular to the course of action of the laser diode beam . 例えば、屈折率が1.5であるグラス・ファイバの場合、ファイバの半径をRとした時に、円筒形レンズの有効焦点距離は1/3Rで与えられる。 For example, if the glass fiber having a refractive index of 1.5, the radius of the fiber when the R, the effective focal length of the cylindrical lens is given by 1 / 3R. ファイバの外径が125μmの場合、これは焦点距離21μmに相当する。 If the outer diameter of the fiber of 125 [mu] m, which corresponds to the focal length 21 [mu] m. 光は、ファイバ側壁10から約21μmのところに置かれたレーザ・ダイオードの小面によって平行化されるが、この距離がさらに大きいとビームが発散する結果となる。 Light is being collimated by the facet of the laser diode placed at about 21μm from the fiber side walls 10, this distance is larger with a result of beam divergence.

ドーピングしたファイバの内部コアを用いる実施態様では、ポンプ光30は外部コア12に入射し、その中を、ファイバ内部コア14中のドーパントに吸収されるまで伝播する。 In embodiments using an internal core of doped fibers, the pump light 30 is incident on the outer core 12, therein, propagated until absorbed into the dopant in the fiber inner core 14. ポンプ光30は、外部コア12の特殊な形状を用い、内部コア14を中心からずらして配設させ、これによって、外部コア導波管12中に入射した光がファイバの内部コア14と空間的にオーバラップするようにし、さらにポンプ光30が内部コア14に吸収されるようにすることによってより効果的に吸収することが可能となる。 The pump light 30, with a special shape of the outer core 12, is disposed offset from the center of inner core 14, thereby, the spatial light incident and the inner core 14 of the fiber in the outer core waveguide 12 overlapping manner to further the pump light 30 can be absorbed more effectively by to be absorbed into the inner core 14 to. 当業者には、本明細書の本文にしかるべき理由に基づいて指示されれば、この実現方法は理解されるであろう。 The person skilled in the art, if it is instructed on the basis of good reason in the body of this specification, the implementation will be understood. このような一例は、内部コアを中心に配置した矩形状の外部コア12を持つファイバである。 One such example is a fiber with a rectangular outer core 12 disposed around the inner core. もちろん、ファイバの形状がファイバの周囲の回りに配置されたモードを生じさせるようなものである場合(円筒形ファイバの場合はしばしばそうである)、内部コアをファイバの周囲に単に近づけることによって空間的にオーバラップさせることが可能である。 Of course, if the shape of the fiber is such as to cause a mode that is disposed around the periphery of the fiber (in the case of a cylindrical fiber often is the case), the space by simply close the inner core around the fiber it is possible to to overlap.

図6を参照すると、ファイバ19の長さ方向に沿って溝部18に光ビーム30,30'を対向して送出するために、ファイバ19に対して反対側にレーザ対16,16'が配置されている。 Referring to FIG 6, 'to deliver opposite a pair of lasers 16 and 16 on the opposite side with respect to the fiber 19' light beams 30, 30 along the length groove 18 of the fiber 19 is arranged ing. これを完全に実現するためには、小面60がビーム30,30'のおのおのに対して約45度の角度に配置されるのが望ましい。 To fully achieve this, it is desirable facet 60 is disposed at an angle of about 45 degrees with respect to each of the beam 30, 30 '. ビーム30'が小面62に入射する角度ができる限り90度に近くて小面62から反射されるビーム30がほとんどないようにするように、小面62は小面60に対して約45度(方向64に対して90度)の角度に配置されるのが望ましい。 As the beam 30 'is to the beam 30 is hardly reflected from the near to the facet 62 to 90 degrees as possible angle incident on the facet 62, facet 62 is about 45 degrees relative to the facet 60 disposed angle (relative to the direction 64 90 °) is desirable.

図7を参照すると、複数のレーザ16からの光をファイバの外部コア12中に光結合させるために複数の溝部18がファイバ19に沿って適切に間隔を置いて置かれている1つの実施態様が示されている。 Referring to FIG. 7, one embodiment in which a plurality of grooves 18 in order to light coupling light from a plurality of laser 16 in outer core 12 of the fiber is placed at a suitable distance along the fiber 19 It is shown. 側面ポンピング技法のこの実施態様を用いれば、ファイバ19中の全ポンプ出力を増大させ、ファイバ・レーザ出力やファイバ増幅器の飽和出力を増加させることが可能である。 With this embodiment aspect pumping techniques, to increase the total pump power in the fiber 19, it is possible to increase the saturation output of the fiber laser output or fiber amplifier. 4準位の原子遷移の場合、1つの溝部18から入射したポンプ光が、隣接する溝部18'に達する前に利得媒体によって吸収されるように、溝部18の間隔(L)が取られる。 4 If the quasi-position of atomic transition, one pump light incident from the groove 18, to be absorbed by the gain medium before it reaches the adjacent groove 18 ', the groove 18 distance (L) is taken. 吸収係数aによって特徴づけられる指数関数的に減衰するポンプ光強度の場合には、これは約2/aという間隔に相当する。 In the case of the pump light intensity decays exponentially characterized by the absorption coefficient a, this corresponds to an interval of approximately 2 / a.

例えば、典型的なNdドーピングまたは3レベルのEr/Yb共ドーピング(co-doped)したファイバの場合、吸収長は1mから10mの範囲であり、一方、単一モード誘導光の活性伝送損失は数dB/kmである。 For example, in a typical Nd doped or 3-level Er / Yb co-doped (co-doped) and fiber, the absorption length is in the range of from 1m to 10 m, whereas, the active transmission loss of single-mode inducing light Number it is a dB / km. 複数のポンプ・ダイオード16は、10mから100mの活性ファイバ長でファイバ19に沿って多重化される。 A plurality of pump diodes 16 are multiplexed along fiber 19 with active fiber lengths of 100m from 10 m. Er/Ybドーピング・ファイバで発生するような3レベルの原子遷移の場合、ポンプ強度は、低ポンプ出力の領域を含めあらゆる領域で利得や透明さを達成するに十分な値でなければならない。 For 3-level atomic transition, such as occurs in Er / Yb doped fiber, the pump intensity must be sufficient value to achieve gain or transparency in all areas, including the area of ​​the low pump output. 1つの溝部18によって入射されたポンプ出力が完全に吸収されないと、ファイバ19の残留ポンプ出力の一部が隣接する溝部18'によって光結合され、このため、全体のレーザ効率が少し低下する。 When the pump output which is incident by a single groove 18 is not completely absorbed, optically coupled by the groove portion 18 'which is part of the residual pump output of the fiber 19 adjacent Therefore, overall laser efficiency is lowered slightly. この影響は、2つの溝部から与えられたポンプ強度が重なり合って、単一のファイバの刻面からのエンドファイア・ポンピングの場合のようにポンプ分布がいっそう均一になるという事実によって幾分か減少する。 This effect overlap pump intensity given from two grooves, is somewhat reduced by the fact that the pump distribution as in the end-fire pumping from facets of a single fiber is more uniform .

自明であるが、本発明の多くの修正と変更が上記の説明から可能である。 It is self-evident, but many modifications and variations of the present invention are possible from the foregoing description. したがって、添付クレームの範囲内で本発明は記述された以外の方法によっても実現可能であることが理解されるであろう。 Accordingly, the present invention within the scope of the appended claims will be understood that it can also be implemented by methods other than that described.

本発明による光ファイバの正面図。 Front view of an optical fiber according to the invention. 図1を線2−2で切った断面図。 Sectional view taken along line 2-2 Figure 1. 図1を線3−3で切った側面図。 Side view taken along the line 3-3 to Figure 1. 図1を線4−4で切った上面図。 Top view taken along line 4-4 Figure 1. 図1を線5−5で切った前端面図。 Front end view taken along lines 5-5 of Figure 1. 複数のレーザから光をポンピングするための1構成の略図。 1 structure of the schematic diagram for pumping light from multiple lasers. 複数の光源をクラッド・ファイバに光結合するための1構成の略図。 1 structure of the schematic diagram for the optical coupling of the plurality of light sources clad fibers.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 外部クラッド12 外部コア14 内部コア19 光ファイバ16 レーザ光源18,18' 溝部20 境界面22 刻面(小面) 10 outer cladding 12 outside the core 14 within the core 19 optical fiber 16 laser light source 18, 18 'groove 20 interface 22 facets (facets)
30 ポンプ光 30 pump light

Claims (10)

  1. クラッド部と、 And a cladding part,
    前記クラッド部内部に配設されたコア部であって、前記コア部が外部コアおよび内部コアを有し、前記内部コアが前記外部コアの内部に配設され、前記内部コアは所定の利得媒体がドーピングされているコア部と、 The cladding portion an inside arranged core portion, the core portion has an outer core and inner core, said inner core is disposed inside the outer core, said inner core predetermined gain medium a core portion but are doped,
    前記クラッド部を通って前記外部コア内を伸張する溝部であって、所定の方向から入射した所定の周波数の光を前記外部コア内へ鏡面反射し前記内部コア内への前記光の吸収が促進されるように配置された表面を有する前記溝部とを具備することを特徴とする光ファイバ。 Said through clad part there in grooves extending through the outer core, the absorption of light promotes the light of a predetermined frequency incident from a predetermined direction to the specularly reflected into the outer core within said inner core an optical fiber, characterized by comprising said groove having an arrangement surface to be.
  2. 前記溝部が、前記ファイバの長さ方向に沿って互いに実質的に反対側に配置された一対の小面を有し、前記小面が約45度の角度で互いに交差することを特徴とする請求項1記載のファイバ。 Claims wherein the groove has a pair of facets that are disposed substantially opposite each other along the length direction of said fiber, said facet, characterized in that cross each other at an angle of approximately 45 degrees claim 1, wherein the fiber.
  3. 前記小面の一方が前記ファイバの前記長さ方向に対して約45度の角度で配置されており、前記小面の他方が前記長さ方向に対して略90度の角度で配置されていることを特徴とする請求項2記載のファイバ。 The one is arranged at an angle of about 45 degrees relative to the longitudinal direction of the fiber facets, the other of the facets are arranged at an angle of approximately 90 degrees with respect to the longitudinal according to claim 2 of the fiber, characterized in that.
  4. 前記ファイバがさらに、前記小面の前記一方に形成された反射コーティングを備えることを特徴とする請求項3記載のファイバ。 Said fiber further claim 3, wherein the fibers, characterized in that it comprises a reflective coating formed in said one of said facets.
  5. 前記溝部が、前記ファイバの長さ方向に沿って互いに実質的に反対側に配置された一対の小面を有し、前記小面が約45度の角度で互いに交差することを特徴とする請求項1記載のファイバ。 Claims wherein the groove has a pair of facets that are disposed substantially opposite each other along the length direction of said fiber, said facet, characterized in that cross each other at an angle of approximately 45 degrees claim 1, wherein the fiber.
  6. 前記小面の一方が前記ファイバの前記長さ方向に対して約45度の角度で配置されており、前記小面の他方が前記長さ方向に対して略90度の角度で配置されていることを特徴とする請求項5記載のファイバ。 The one is arranged at an angle of about 45 degrees relative to the longitudinal direction of the fiber facets, the other of the facets are arranged at an angle of approximately 90 degrees with respect to the longitudinal claim 5, wherein the fibers, characterized in that.
  7. 前記ファイバがさらに、前記小面の前記一方に形成された反射コーティングを備えることを特徴とする請求項6記載のファイバ。 Said fiber further fiber according to claim 6, further comprising a reflective coating formed in said one of said facets.
  8. 前記ファイバが少なくとも1つの追加の溝部を具備し、前記少なくとも1つの追加溝部が、所定の第2の方向から入射し所定の第2の周波数を持つ光を前記コア部中に鏡面反射し易いようにように配置された表面を有することを特徴とする請求項1記載のファイバ。 The fiber comprises a groove of at least one additional, at least one additional groove, to facilitate specularly reflected light having a second frequency of a predetermined incident from a predetermined second direction in the core portion claim 1, wherein the fiber characterized by having an arrangement surface as the.
  9. 所定の周波数を持つ光を光ファイバに入射させる方法において、前記方法が: A method for light to an optical fiber having a predetermined frequency, said method comprising:
    前記ファイバ内に溝部を設けるステップと、前記クラッド部を通って前記コア部中に伸張し、所定の方向から入射し所定の周波数を持つ光を前記コア部中に鏡面反射させやすいように配置された表面を有する溝部を形成するステップと; Comprising: providing a groove in said fiber, said through cladding portion extending into said core portion is arranged to be easy to mirror-reflect light in the core portion having a predetermined frequency is incident from a predetermined direction forming a groove portion having a surface;
    前記所定の周波数を持つ光を前記所定の方向から前記溝部に送出するステップと; A step of transmitting to the groove of the light having the predetermined frequency from said predetermined direction;
    からなることを特徴とする方法。 Wherein the consisting.
  10. 前記コア部が外部コアであり、前記ファイバが前記外部コア内部に形成された内部コアを有し、前記溝部が前記外部コア中に伸張し、前記内部コアが光学的に活性である所定の利得媒体を有し; Wherein the core portion is a outer core has an inner core in which the fibers are formed within said outer core, the groove extends in the outer core, a predetermined gain the inner core is optically active It has a medium;
    前記光の前記方向付けが、前記内部コアと前記外部コアの間での前記光の光学的な結合によって前記ドーパントを励起する効果があること; The orientation of the light, it is effective to excite said dopant by the optical coupling of between the inner core and the outer core;
    を特徴とする請求項10記載の方法。 The method of claim 10, wherein.
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